（定稿）倒伞型曝气机有限元分析及优化设计（CAD图纸+毕业论文）

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倒伞型曝气机有限元分析及优化设计摘要和性能指标.国内些具有代表性的曝气机产品及其优缺点.表面曝气机竖直轴它的主要结构如图.，其中图中标号电机，叶轮，浮块，叶轮罩壳，导流管，平衡板，叶轮轴，下连接盘，上连接盘，联接长螺栓。工作时表面曝气机置于水中，电机位于水面以上，叶轮下半部位于水下，电机直接带动叶轮作高速旋转，由于高速运转产生负压，使污水池中具有活性物质的污水，不断地由导流管下部吸入，在叶轮作用下向上提升，并从上下连接盘间呈抛物线形喷出，形成水幕，把大量的空气带入水中，达到高效增氧的目的。表面曝气机的优点是结构简单，工作可靠，维修方便。缺点是曝气效果主要局限于上层水面，气泡碎化不明显，曝气效率不高，不能进行深层曝气。.潜水曝气机竖直轴它的主要结构如图.，其中图中标号潜水电机，泵壳，叶轮，动力输出轴，负压罩，进气管，进水导向漏斗，机座，出水口，入水口。工作的时候，水下的潜水电机旋转带动离心的叶轮，通过进气管从外界吸入空气溶入水中。叶轮转动使周围的水通过出水口流到周围水域中，周围水域的水又通过进水导向漏斗和入水口流到叶轮周围，在这个过程中使空气浙江大学硕士学位论文绪论溶入到水中。潜水曝气机的优点是结构简单，维修方便，气泡碎化效果好，曝气效率高。缺点是只能用于专门的污水处理池曝气，对于软质的河床，池塘等不能安放曝气。.转碟曝气机水平轴它的主要结构如图其中图中标号曝气盘，空心转轴，齿轮式减速电动机，联轴器，轴承座。工作时，电动机带动支撑在轴承座上的空心转轴和曝气盘转动。曝气盘有部分浸入在水中，通过转动使水域中的水借助曝气盘甩向空中，使水和空气进行混合。曝气盘的转动也推动附近水域的流动。转碟式曝气机的优点是结构简单，服务面积大，气泡碎化效果好。缺点是安装不方便，只能用于专门的污水处理池，无法在河流，池塘，湖泊中应用。曝气效果主要局限于上层水面，无法进行深层曝气。.倒伞曝气机竖直轴结构如下图所示，其中图中标号电动机，联轴器，减速箱，润滑系统，升降平台，地基平面，静水面，倒伞座，叶轮。倒伞曝气机由机械动力驱动旋转，叶轮上均布的八个叶片环向推流甩水。但到目前，包括美国德国和荷兰在内的发达国家生产的倒伞曝气机的传动机构叶轮形状安装方式及动力效率几乎都徘徊在原有水平，未曾有大的突破。由于搅拌叶片基本都是采用大角度倒锥宽叶片直辐射布置。相应的搅拌和提升能力较弱，完全依靠平推能力是不可能完全阻止污泥在氧化沟中的沉降的。只有在处理水域的周边形成辐射循环外，还能形成水域的上下循环，才能更好的使空气中的氧溶入水中，让有机物微生物和氧之间充分混合接触，从而达到净化的目的。要想更好的实现四周和向下的推流，形成更大的空穴，挟裹更多的空气进入，并且使气泡碎化，需要不等变径，按照定规律排列的弧面叶片组合。经过我们初步的研究发现，变径曲面弧形叶片，按照非等变角对数螺旋线升序排列，具有更为优越的推流搅拌能力，由于叶片的流体特性，能形成载流体的旋流和喷射，从而拥有更加优良的充氧曝气性能，并且这种组合也有利于降低功率的损耗，值得进步深入研究。大功率倒伞曝气机的优点是结构简单，服务面积大。缺点是安装不方便，只能用于专门的污水处理池，气泡碎化效果不明显，曝气效率低。本文所研究的曝气机也是竖直轴的，综合了以上些曝气机的优点，对工作场合没有具体限制，是种性能非常优良的新型曝气机。其结构和工作原理将在第二章第五节中具体阐述。.优化设计研究现状优化方法学的发展与研究现状优化设计是年代初发展起来的门新学科，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供种重要的科学设计方法。利用这种设计方法。人们可以从众多的设计方案中寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的个重要领域，它己广泛应用于各个工业部门。优化设计发展至今已经有多个分支，年代在数学规划方法包括线性规划和非线性规划和电子计算机结合的基础上发展起来的最优化方法，目前最优化方法己被广泛应用。最优化设计工作包含以下两部分内容.问题的物理模型转变为数学模型。建立数学模型时要选取设计变量，列出目标函数，给出约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式。.采用适当的最优化方法，求解数学模型，可归纳为在给定的条件例如约束条件下求目标函数的极值或最优问题。但是随着现代工程设计中系统的复杂性不断增加，系统精确表征的能力就减小，在这些复杂事物的众多因素中也包含着不确定性，除了可以用己经成熟的概率论和数理统计方法研究随机事件现象以外，还有更为普遍的不确定性，即模糊性，对于这类问题不可能用传统的精确数学来解决，必须有门独立的学科来描述和处理模糊性的客观事物，这就诞生了“模糊数学”。该学科由美国控制论专家大学的.教授首先提出了“模糊集合论”所创立。模糊技术在工程领域的应用则是以英国工程师五于年成功开创了蒸汽机车的模糊控制而解开应用的新篇章。此后又有日本学者山川烈研究成功种基于语言真值推理的模糊逻辑控制器，成功地用于汽车速度的自动控制。仅年和年就申报了有关模糊技术的专利项。我国的模糊数学研究工作开始于世纪年代，首篇论文是张绵文，潘雪海的弗齐集合论，发表于年第期计算机与应用数学杂志上。年月日在光明日报发表介绍门新的数学模糊数学的文章。年月汪浩等译著的模浙江大学硕士学位论文绪论糊集在系统分析中的应用书出版。年模糊数学杂志创刊。年成立了中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会，迄今为止，该委员会已召开了九次年会。我国还先后三次举办国际会议。尽管如此，我国在模糊技术的应用开发上和国外相比还是有很大差距。进入年代后，国家教委，国家自然科学基金委员会，国家经贸委先后投入总额上亿元的资金发展模糊技术的应用研究。目前我国在模糊数学理论方面的差距正在缩小，随着国家对应用领域的越来越重视，相信我国在利用模糊方法解决工程优化问题方面的差距也会越来越小